Dragino LPS8 Indoor Gateway

We hebben al vaak beschreven hoe je je eigen elektronische apparaten met elkaar kunt verbinden via een LoRaWAN-verbinding. Als je niet binnen het bereik van een bestaande LoRaWAN gateway bent, of als je je gewoon wat verder in het onderwerp wilt verdiepen, kun je je eigen gateway opzetten en bedienen. Wij hebben dit geprobeerd met de goedkope Dragino LPS8 Indoor Gateway.

LoRaWAN is een onderwerp dat we in Elektor al vele malen hebben behandeld. Het is relatief eenvoudig om een basis LoRaWAN node te bouwen met een bijbehorende sensor of actuator module. In zo'n opstelling wordt een LoRaWAN-module (die de communicatie met het netwerk verzorgt) aangesloten op een microcontrollerboard zoals een STMicroelectronics STM32 of een Raspberry Pi Pico [1, 2], en deze zorgt voor een interface met de sensor. Om de gegevens die via LoRa van en naar de node worden gezonden verder te transporteren, is een extern station nodig. In dit geval zal een LoRaWAN-gateway de gegevens via de ether via LoRa accepteren en doorsturen naar een internetplatform zoals The Things Network (TTN). Je kunt een bestaande gateway gebruiken die al in je omgeving is opgezet (veel gateways worden door vrijwilligers beheerd), of je kunt je eigen gateway opzetten. Ik gebruik nu al meer dan een jaar een Dragino LPS8 als Indoor Gateway.

De Dragino LPS8

De Dragino LPS8 Indoor Gateway (Afbeelding 1) is ondergebracht in een kunststof behuizing en kan gemakkelijk worden verward met een Wi-Fi router.

De elektronica wordt bestuurd door een kleine Atheros (tegenwoordig Qualcomm) AR9331 Wi-Fi SoC geklokt op 400 MHz, die speciaal ontworpen is voor gebruik in router platforms en access points. Met 64 MB RAM en 16 MB Flash is de rekenkracht niet spectaculair in vergelijking met een Raspberry Pi Zero 2 W, maar het is meer dan genoeg voor de functies die de gateway moet uitvoeren. De SoC ondersteunt ook Wi-Fi volgens 802.11 b/g/n en biedt een 10/100 Mbit LAN poort. De beschikbare communicatiesnelheden zijn meer dan voldoende voor de relatief lage datasnelheid die LoRaWAN gebruikt. De gateway zelf hoeft ook niet veel rekenkracht te leveren, omdat hij alleen de geïntegreerde LoRa transceivermodule voor zijn rekening neemt en de gegevens doorstuurt naar het internet. Een blokschema is te zien in Afbeelding 2.

Afbeelding 2: Blokschema van de Dragino LPS8. (Bron: Dragino)

De LoRa-transceiver is een combinatie van een Semtech SX1308 LoRa-basebandchip (Afbeelding 3) en twee SX1257 front-end modules (Afbeelding 4).

Afbeelding 3: Blokschema van de SX1308 basebandchip. (Bron: Semtech)

Afbeelding 4: Blokschema van de frontend-module SX1257. (Bron: Semtech)

Deze combinatie zorgt voor de omzetting van de radio-interface naar Ethernet. De gateway wordt gevoed via zijn USB type C-poort en heeft een netadapter van 5 V/2 A (10 W) nodig.

Zoals de naam van de gateway suggereert, is het toestel niet weerbestendig en is het bedoeld voor gebruik binnen in een gebouw, dus de omgeving moet droog en relatief stofvrij zijn. De structuur van het gebouw en de binnenmuren zullen het reikwijdte verminderen in vergelijking met een gelijkwaardig toestel dat buiten in de vrije ruimte en met een antenne die op een mast is gemonteerd.

De LPS8 handleiding, firmware en installatie

De meest recente versie van de Dragino handleiding (online beschikbaar [3] beschrijft hoe de gateway ingesteld moet worden. De handleiding is sinds de introductie van het product voortdurend bijgehouden en geeft de mogelijkheden en updates van de huidige firmware weer. Dit is inderdaad prijzenswaardig; ik zou alleen willen dat sommige andere productfabrikanten dezelfde aandacht voor detail zouden hebben als het gaat om documentatie.

De firmware zelf wordt ook goed onderhouden. De huidige release is van 4 november 2021 (per 15 december 2021) [4]. Het is raadzaam om naar de laatste versie te updaten voordat de gateway in gebruik wordt genomen. Dat zorgt ervoor dat eventuele bekende bugs of zwakke plekken in de beveiliging zo veel mogelijk worden weggewerkt.

De handleiding leidt je door de installatie. Het enige wat je hoeft te doen is het netwerk op de juiste manier configureren en de instellingen voor de LoRaWAN-link (bijv. The Things Network) te maken. Vanaf dit punt is de LoRaWAN gateway klaar voor gebruik (Afbeelding 5).

Afbeelding 5: Beschikbare communicatiepaden via de LPS8-gateway.

Een OpenWRT substructuur

Ook al doet de eerste pagina van de webinterface het niet vermoeden, als basis voor de Dragino LPS8 indoor gateway wordt de op Linux gebaseerde Open Wireless Router (OpenWRT) firmware gebruikt. Deze zorgt niet alleen voor de LoRaWAN gateway functie, maar verzorgt ook een aantal andere instellingen voor de router (IP adressen, forwarding, Wi-Fi).

Dankzij de OpenWRT-substructuur kan ook een LTE- of 5G-modem op de USB-poort van de gateway worden aangesloten als er geen andere verbinding met het internet mogelijk is op de locatie van het apparaat. Als je wilt, kun je ook toegang krijgen tot de Linux-opdrachtregel via SSH. (Doe dit op eigen risico!) Via de webinterface of de opdrachtregel kunnen extra features worden geïnstalleerd om meer functies aan het apparaat toe te voegen.

Een betrouwbare oplossing

Ik heb zelf nu ruim een jaar een Dragino LPS8 in gebruik. In die tijd heeft hij bewezen een onderhoudsarme en betrouwbare LoRaWAN gateway te zijn, wat eigenlijk alles is wat je van zo'n apparaat kunt vragen. Hij blijft goed werk leveren voor mijn verschillende LoRaWAN nodes en geeft een uitstekende dekking in het hele gebouw (en omgeving). Wie overweegt een goedkope LoRaWAN gateway in huis te installeren, moet eens kijken naar de Dragino LPS8 Indoor Gateway, die momenteel verkrijgbaar is in de Elektor Store [5].

Vragen of opmerkingen?

Heb je technische vragen of opmerkingen over dit artikel? Neem contact op met de auteur via mathias.claussen@elektor.com of met het Elektor-team via editor@elektor.com.